ХАБы на внедорожнике: минимизация нагрузки на автомобиль

В последнее время акценты престижности у обладателей автомобилей неуклонно смещаются в сторону внедорожников, некоторые модели которых ценятся выше, чем пресловутые Мерседесы и БМВ. Оно и понятно: солидное с виду авто, к тому же прекрасно приспособленное для наших дорог, которые человек из-за рубежа вряд ли отличит от бездорожья. Но есть у внедорожных транспортных средств и недостатки, особенно у тез, которые не могут похвастаться неотключаемым полным приводом. Впрочем, и у отключаемых при движении по трассе передний мост остаётся нагруженным – это касается и полуосей, и карданного вала, и редуктора, и раздатки. Все они вращаются «вхолостую», поскольку жёстко связаны с передними колёсами. Это увеличивает износ вышеназванных узлов и приводит к заметному росту расхода горючего. Данную проблему и призван решать ХАБ, который официально называется муфтой свободного хода.

Для чего нужен ХАБ для внедорожника

Оказалось, для заднеприводных машин, которыми становятся внедорожники при отключении полного привода, имеется достаточно простое и элегантное решение, как отключить колёса от других узлов трансмиссии. Это и есть ответ на вопрос, что такое ХАБы на внедорожнике. Технически реализовать такую функцию не так уж сложно. Действительно, подобные попытки предпринимались достаточно давно. В частности, до Второй мировой войны года это можно было сделать вручную, используя обычный гаечный ключ. Безусловно, это было неудобно, поэтому поиски способов более лёгкого отключения переднего моста продолжались многими производителями полноприводных авто (большая часть которых к тому времени была сосредоточена за океаном).

И в 1948 году появилось муфта свободного хода, сконструированная известным новатором-изобретателем Альбертом Варном, которая позволила дать вторую жизнь армейским джипам, списанным после окончания военных действий. При использовании такого устройства никаких инструментов уже не требовалось – достаточно было повернуть в нужное направление крышку муфты, чтобы отключить или привести в действие обгонные эксцентрики. Неудивительно, что вскоре это недорогое, технически несложное и достаточно надёжное устройство было взято за основу многими автопроизводителями. Кроме американских компаний (Jeep, Ford, Chevrolet), изобретением заинтересовались японские автоконцерны – Toyota, Nissan, Mazda, Mitsubishi, Suzuki, а позже и корейские, а также автопроизводители из Старого Света.

Классификация ХАБов

В английском языке это слово имеет несколько значений, одно из которых – «ступица». И именно это значение и стало общеупотребительным в отношении муфты свободного хода, которую можно отключать вместе с полным приводом при поездках на трассах, не требующих увеличенного крутящего момента. Однако, несмотря на простоту идеи, способов её реализации было придумано немало. Но в настоящее время наиболее употребительными являются ХАБы трёх типов:

• с ручным включением/выключением;
• автоматические;
• с использованием вакуумного способа включения.

Рассмотрим принцип работы каждого из перечисленных ХАБов, их основные достоинства и имеющиеся недостатки.

Ручные ХАБы

Конструктивно это самые простые муфты, поэтому именно о них говорят, как о самых надёжных. Здесь блокирование ступицы осуществляется посредством шестерни, соединяющей колесо со ступицей. Шестерня вошла в зацепление – передний мост оказывается нагруженным, вышла из зацепления – передние колёса вращаются исключительно на подшипниках, не передавая усилий на полуось и далее по цепочке. Включив ручной ХАБ, вы получаете стопроцентную гарантию, что, вне зависимости от внешних условий, передний мост у вас не отключится. Выезжая под горку, вы можете не сомневаться, что, если двигатель с задачей не справится, передний привод не будет отключен, как это случается с ХАБами других типов.

Несмотря на надёжность, в настоящее время ручные муфты на серийные авто практически не устанавливаются, но оснастить свой внедорожник таким устройством можно и самостоятельно – данная процедура ненамного сложней, чем демонтаж колеса. Самыми известными производителями ХАБов с ручным переключением считаются бразильская компания AVM и американская WARN, хотя такие муфты делают и в Южной Корее, и в России, и на Украине. Понятно, что американские ХАБы самые качественные, но и стоят они намного дороже аналогов, хотя принцип действия у всех подобных устройств практически одинаков. В последнее время ручные муфты свободного хода приобрести становится всё сложнее, поскольку большинство производителей отдаёт предпочтение выпуску автоматических ХАБов, пользующихся гораздо большей популярностью. Основная причина такого пользовательского перекоса и является главным недостатком ручных устройств: для их включения/отключения необходимо останавливать автомобиль, выходить из него и вручную вводить муфту в зацепление, если вы собираетесь съехать из трассы на бездорожье, или проделывать обратную операцию при выезде на трассу.

На ХАБах, поставляемых из дальнего зарубежья, имеются две надписи: «Lock» и «Free». Первая обозначает жёсткое зацепление колеса со ступицей, и только после перевода муфты в этот режим можно включать полный привод. Если же предстоит движение по дороге с твёрдым покрытием, когда полный привод не нужен, его выключают, а чтобы снизить нагрузку на дифференциалы, переводят муфту в положение «Free». В последнем случае после длительной езды по бездорожью ХАБ может сильно нагреться, поэтому переключать его необходимо в перчатках или используя специальный ключ (некоторые производители включают его в комплект поставки).

Как мы уже писали выше, принцип работы ручных муфт заключается в использовании шлицевого соединения. Одна из шестерён жестко закреплена на полуоси, другая, подвижная – на ступице. Поворачивая переключатель ХАБа в положение «Lock», вы посредством мощной пружины передвигаете подвижную шлицевую втулку по направлению к внутренней неподвижной шестерне, вводя пару в зацепление. Поворачивая переключатель в положение «Free», вы проделываете противоположную операцию. Как видим, устройство действительно крайне простое, и потому очень надёжное – скорее всего, в процессе эксплуатации автомобиля вы будут вынуждены поменять ступицу, чем муфту. Разница между изделиями от вышеперечисленных производителей заключается в материалах изготовления и особенностях реализации базового принципа. В частности, в украинских ХАБах установлены две пружины, воздействующие на цилиндрические шпонки, в муфтах от других производителей используется одна пружина.

Автоматические ХАБы

Подавляющее большинство внедорожников, конструкция которых предусматривает наличие муфты свободного хода, комплектуются именно такими устройствами. Принцип работы автоматических ХАБов заключается в том, что при включении переднего привода крутящий момент начинает передаваться на передний кардан. Этот момент автоматическими муфтами улавливается по началу вращения шрусов, что является сигналом для осуществления блокировки муфты. Обратная операция осуществляется после выключения переднего привода. И хотя здесь не нужно покидать автомобиль и руками выводить шестерни из зацепления, для выключения муфты потребуется совершить ряд нестандартных действий:

• остановить внедорожник;
• выключить ПП;
• включить заднюю передачу и проехать несколько метров (3-5).

Если просто отключить передний мост, передний кардан отключится от заднего, однако передний мост продолжит вращаться, приводимый в движение колёсами, с которыми он связан. Смена направления движения как раз и нужна для того, чтобы автоматика распознала, что шрусы начали вращаться в обратную сторону. Автоматическая работа ХАБа является его основным и, пожалуй, единственным серьёзным преимуществом. А теперь о недостатках:

• такая конструкция не предохраняет некоторые детали от истирания при езде на заднем приводе (например, во внедорожниках Kia Sportage достаточно быстро изнашиваются обойма зацепления муфты, изготовленная из пластика, а также трёхшиповое кольцо, произведённое из силумина). В результате в один прекрасный момент при попытке включения полного привода вы потерпите неудачу, поскольку ХАБу просто не хватит свободного хода, чтобы осуществить зацепление между колесом и шрусом;
• автоматическая муфта не в состоянии обеспечить надёжную блокировку. Если вы, к примеру, не сможете взобраться на крутой склон, во время сдачи внедорожника назад на нейтрали произойдёт отключение ХАБа. Чтобы его включить, потребуется сменить направление движения на противоположное. Но в некоторых случаях вы просто не сможете этого сделать. Например, если скатились на участок бездорожья с грязью или глиной, и для включения ХАБа вам потребуется проехать вперёд несколько метров.

Впрочем, те водители, которые уже испробовали езду на автоматической муфту, вряд ли захотят менять её на ручноё устройство, несмотря на его абсолютную надёжность. Ведь отключения ХАБа происходят нечасто, а выходить для этого из внедорожника – «не комильфо», особенно в непогоду.

Вакуумные муфты

Такие устройства считаются наиболее совершенными с технической точки зрения разновидностями автоматических ХАБов. Здесь их включение обеспечивается электроникой, реагирующей на включение полного привода. В последнем случае приводится в действие вакуумный насос. Используя разрежение, создаваемое во входном коллекторе, он отсасывает воздух по системе трубопроводов из муфты, что и становится причиной вхождения шестерни в зацепление и жёсткой блокировке колеса со шрусом. Если полный привод отключается, вакуумный насос нагнетает воздух в магистраль, воздействуя на подвижную шестерню в обратном направлении и выводя её из зацепления. Таким образом, принцип работы вакуумного ХАБа исключает необходимость изменения направления движения для выведения муфты из зацепления – здесь всё происходит автоматически.

Но и здесь имеется ряд недостатков. Во-первых, это существенно большая стоимость таких ХАБов. Во-вторых, самостоятельная их установка достаточно сложна, поскольку потребует внесения изменений в работу многих других узлов. В-третьих, надёжность таких устройств ещё меньше. чем у обычных автоматических муфт, поскольку работа вакуумного ХАБа зависит от герметичности соответствующих трубопроводов и сальников. По мере их износа в магистраль начинает попадать грязь, вода, давление вакуума постепенно падает, и в один не очень прекрасный момент вы просто не сможете включить/отключить муфту. То есть теперь вам придётся регулярно следить за состоянием трубопроводов и сальников, не допуская потери герметичности. Скорее всего, совокупность этих трёх недостатков и стала причиной малой востребованности вакуумных хабов.

Плюсы и минусы применения муфт свободного хода

Многие водители внедорожников не совсем хорошо представляют себе, зачем вообще нужны ХАБы. Поэтому остановимся подробнее на основных достоинствах и недостатках этих устройств:

• при отсутствии муфты свободного хода отключение полного привода не означает, что передняя полуось не будет вращаться, а ведь она передаёт движение и на кардан, и на редуктор, который, в свою очередь, заставляет вращаться шестерни раздатки, причём вхолостую. Другими словами, отсутствие ХАБа приводит к уменьшению ресурса трансмиссии (в первую очередь) и силового агрегата;
• возможность полного отключения ступицы от шрусов позволяет улучшить разгонные способности внедорожника, одновременно существенно уменьшается трение при движении автомобиля накатом;
• по некоторым подсчётам, ХАБы позволяют экономить до одного литра горючего на каждые 100 километров пути.

Есть у этих устройств и очевидные конструктивные недостатки, которые пока устранить технически невозможно. Речь о том, что в некоторых ситуациях вы не сможете включить полный привод:

• съезжая с асфальта на грунтовую дорогу;
• когда внедорожник заезжает на достаточно высокий бордюр;
• если во время движения по трассе сухие участки чередуются с заснеженными.

Так что решать, нужен ли вам ХАБ, придётся, взвесив все вышеназванные плюсы и минусы.

Нюансы выбора ХАБа для внедорожника

Но если вы твёрдо уверены, что для вашего автомобиля муфта свободного хода нужна, придётся решить другую дилемму: какое именно устройство предпочесть, ручное, автоматическое или вакуумное. Впрочем, играет роль и конкретная модель внедорожника – не для всех из них выпускаются ХАБы определённого вида. И всё же главный фактор, определяющий выбор – это условия эксплуатации автотранспортного средства. Если вы проживаете в сельской местности, и бездорожье для вас является основным способом передвижения, лучше отдать предпочтение ручным муфтам. Для городского жителя, достаточно редко выезжающего за пределы мегаполиса, лучшим выбором будут автоматическая муфта.